カーネルモード・ユーザモードのバックアップ(No.3) - マイクロソフト系技術情報 Wiki

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目次 †

目次
概要
ユーザモード：リング（3）
カーネルモード：リング（0）
- Kernel Objects
- カーネルモジュール
  - Names of kernel
ドライバ
- ドライバ（*.sys）
- WDM
  - 分類
  - 開発
  - 利用

概要 †

CPUモード - Wikipedia
http://ja.wikipedia.org/wiki/CPU%E3%83%A2%E3%83%BC%E3%83%89
リングプロテクション - Wikipedia
http://ja.wikipedia.org/wiki/%E3%83%AA%E3%83%B3%E3%82%B0%E3%83%97%E3%83%AD%E3%83%86%E3%82%AF%E3%82%B7%E3%83%A7%E3%83%B3

リングには0-3のモードがあるが、UNIX、Windowsでも
0：カーネル、3：ユーザの２つのリングしか使用していない。

ユーザモード：リング（3） †

ユーザモードは通常のプログラムが動作するリング（モード）。

カーネルモード：リング（0） †

カーネルモードはOSやドライバ等のプログラムが動作するリング（モード）。

カーネルモードで動作することが許されているのは、

OSのカーネルモジュール（ntoskrnl.exe、bootvid.dll、hal.dll、kdcom.dll）
各ベンダーが作成しているデバイスドライバ（*.sys）

に限定されている。

Kernel Objects †

また、Windowsカーネルはカーネル・オブジェクトとしてサービスを提供する。

Kernel Objects (Windows)
http://msdn.microsoft.com/en-us/library/ms724485.aspx

Windows Kernel Architecture Internals
http://research.microsoft.com/en-us/um/redmond/events/wincore2010/Dave_Probert_1.pdf

このため、カーネル・オブジェクトを使用してWindowsカーネルの提供するサービスを使用したり、ドライバ経由で処理を行うファイルIOを行う場合は、
ユーザプログラムのプロセスでも、カーネルモードのCPU時間が増加することをタスクマネージャやパフォーマンスカウンタ等から確認できる。

カーネルモジュール †

ntoskrnl.exeを実行するのはSystemプロセス
（Windows 2000ではPID8、XPとServer 2003ではPID 4）
であり、このプロセスはユーザーモードの実行ファイルを動作させていない。

Names of kernel †

ntoskrnl.exe
ntkrnlmp.exe
ntkrnlpa.exe
ntkrpamp.exe

ドライバ †

ドライバ（*.sys） †

ドライバ（*.sys）は

C:\WINDOWS\system32\drivers

に存在し、Systemプロセスから呼び出される。

.sys（ドライバ）のエントリポイントはDriverEntry?になる。
.sys（ドライバ）ではDDKで公開されている
PsCreateSystemThread?関数（カーネルモードでのみ呼び出し可能）でシステムスレッドを作成して、各種のI/O要求を待つ。

Windows ハードウェアデベロッパーセンター (WHDC)
http://msdn.microsoft.com/ja-jp/windows/hardware/gg236587
- カーネルモードAPI
- ネイティブAPI（仕様が公開されていない）

WDM †

Windows Driver Model（WDM）
http://msdn.microsoft.com/en-us/library/windows/hardware/gg463453.aspx
Microsoft Windows 98 と Windows 2000 で導入されたデバイスドライバのフレームワーク

分類 †

WDMドライバは以下のように分類される。

★ ファンクションドライバ（デバイスドライバ）
バスドライバ（BiOS、コントローラのI/O部など）
フィルタドライバ（デバイス動作の修正や、ウィルスチェッカ）

開発 †

ドライバ（*.sys）は、デバイスを直接操作せず、HAL関数経由で操作する。
デバイスは基本的にはC言語で記述されており（一部はC++）、HAL関数経由で操作すれば、
x86ベースのコンピュータでバイナリ互換、ソース互換、また、従来互換を実現する。

技術レポート「Windows XP用デバイスドライバの開発について」
http://www.softech.co.jp/mm_100407_pc.htm

日本語技術資料のダウンロード（IA-32 アーキテクチャー）
http://www.intel.com/jp/download/index.htm#ia32

Windows Device Driver Programming Part 1、2
- http://ruffnex.oc.to/kenji/windriver/
- http://ruffnex.oc.to/kenji/windriver/driver2.html

利用 †

ドライバ（*.sys）は、通常、ベンダのリリースする
デバイス付属のSDK（ユーザモード、DLL）経由で使用する。
※ DLLから、システムサービス、IOマネージャ経由で.sys（ドライバ）とIRP通信をする。